工程坠道设计.doc

摘 要作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的奔腾；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简朴控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。本文介绍了可编程控制器的基础知识，结构原理，重要特点和发展趋势。介绍了可编程控制器在工程隧道料车双向行驶过程中的应用。采用可编程控制器实现工程隧道的自动化控制，无人值班指挥，能错开时序双向车辆。运用可编程调节器的稳定性，实现隧道的安全运营。关键词：工程隧道；可编程控制器；仿真分析AbstractAs the general industry control computer, for 30 years, the programmable controller grew out of nothing, has realized the industry control domain wiring logic to the stored logic leap; Its function from to was weakly strong, realizes the logic to control the numerical control the progress; Its application domain from infancy to maturity, realized the monomer equipment simply to control is competent the movement control, the process control, and the collection control and so on each kind of duty surmounting. The today programmable controller is becoming the industry control domain the mainstream control device, is playing the more and more major role in world each place.This article introduced the programmable controller elementary knowledge, the structure principle, main characteristic and development tendency. Introduced the programmable controller in project tunnel skip double flow process application. Uses the programmable controller realization project tunnel the automated control, nobody duty direction, can stagger the succession bidirectional vehicles. Uses the programmable regulator the stability, realizes the tunnel safe operation.Key words：Project tunnel; programmable logic controller（PLC）; Simulation analysis目 录第1章 可编程控制器 11.1 前言11.2 PLC的结构原理11.3 PLC的重要特点21.4 PLC的发展趋势2第2章 PLC在工程隧道中的应用 122.1工程隧道122.2 PLC在工程隧道中的应用122.3控制系统的断电记忆和保护措施13第3章 工程隧道料车双向行PLC控制系统设计 143.1 系统控制规定143.2 系统工作示意图143.3 工程隧道软件设计163.4 仿真分析27第4章 结论 30致 谢 31参考文献 32 第1章 概 述1.1 前言长期以来，PLC始终处在工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其重要因素，在于它可认为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业公司对自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，特别是工业PC所带来的冲击。PLC需要解决的问题仍然是新技术的采用、系统开放性和价格。采用可编程序的存储器并具有逻辑、顺序和数值运算等功能的顺序控制器,也称可编程序式控制器,英文缩写PLC。运用它可以方便地编制程序，使工业设备实现顺序控制。美国在1969年研制成世界上第一台可编程序控制器。此后可编程序控制器的发展经历了三个阶段：采用固定（硬）布线方式，以代替电磁继电器盘；以逻辑控制为主，采用不固定（软）布线方式，在此之前这类控制器又称可编程序逻辑控制器；采用内部装有程序的存储器，程序变动十分容易。1985年生产的可编程序控制器已普遍采用计算机技术，它除了存储容量小、输入输出通道以开关量为主和编程语言不同外，与一般微型计算机系统已十分相。1.2 PLC的结构原理可编程序控制器的一般硬件结构由 6个基本部分组成:通用微解决机（中央解决单元）。它用来实现算术和逻辑运算，是可编程序控制器的核心部分,通常采用8位、16位通用微解决机或单片微解决机。存储器。它一般配置随机存储器 (RAM)存储数据和配置可编程序只读存储器(EPROM)存储程序。输入输出接口。功能选择开关。运营指示器。编程器。它既可与可编程序控制器组成一体也可独立于外。控制程序通过编程器转换为二进制指令代码存入可编只读存储器中。控制器运营时，机器内部不断循环“扫描”,在每次“扫描”中,中央解决单元的运算器按指令计数器加 1的顺序逐条读取程序存储器中的指令，并予以执行。解决一条指令时，一方面对所有输入开关量采样,并存入输入接口的输入寄存器中,另一方面根据指令规定的操作内容，对相应的输入输出开关量和中间变量进行逻辑运算，然后按照运算结果控制相应输出接口寄存器或中间变量寄存器，再由输出寄存器控制输出单元的通、断状态。一条指令执行完毕，运算器立即取出并执行下一条指令。“扫描”一遍所有指令通常只需要几毫秒至几十毫秒。可编程序控制器编制程序比计算机容易得多，不需要很高的编程技术。程序调试完毕后可通过写入装置写入可编程序只读存储器内。只要将其插入控制器的插座内，控制器便能按其中的程序工作。可编程序控制器还常备有不同的选件，供用户按控制对象的不同需要选用。1.3 PLC的重要特点可编程序控制器在硬件配置上与单板微型机类似，但为了适应在工业环境中应用，一般具有以下四个特点：可靠性高。采用固态器件，输入和输出均经光电耦合与继电器隔离,有较高的抗干扰能力,能在环境恶劣的生产现场使用，并有停电保护和自诊断等功能。输入输出模块化。具有多种输入和输出类型，可直接驱动近百瓦交直流负载。输入输出点数,常以8、16、32为一模块单元，根据控制规模和类型进行组合和扩充。有独立的编程器。大多数可编程序控制器沿用了过去继电器顺序控制的设计方法，采用继电器梯形图符编程，且有字符或图形显示。只要修改程序，即可对不同的控制对象进行控制。有较强的控制功能和较大的控制规模。通常以存储容量和输入输出点数来划分档次。小型可编程控制器只具有顺序控制功能，存储容量不大于1K字，输入输出不大于64点。中型可编程控制器增长了算术运算、中断解决、通信接口、故障诊断和模拟量输入输出等功能，并能使用高级语言BASIC或PASCAL编程,存储容量为14K字，输入输出不大于512点。大型可编程控制器具有更强的控制功能，存储容量大于8K字，输入输出大于1024点。1.4 PLC的发展趋势PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，并且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。1.4.1 开放和基于工业PC控制PLC制造商已经开始注视基于工业PC控制技术所带来的强大冲击。有专家甚至认为，新商务活动所带来的新技术和开放技术规范将会埋葬传统PLC。PLC制造商认为，虽然在工业现场安装有大量的PLC控制设备，但他们仍然需要联合工控软件公司，以便开发他们自己的基于工业PC的过程控制软件。诚然，几年前在工业现场明显存在着新旧PLC混合使用的情况，工业用户不得不同时学习相关的新旧知识，甚至彼此借鉴学习。大多数PLC制造商为工业用户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。在高端应用方面，很难进一步区分PLC控制系统和工业PC控制系统之间的差异，由于这两者均采用了同样类型的微解决器和内存芯片。形象地打个比方，假如你忘掉工业PC和PLC这些词语字面上的含义，那么在箱子里所可以观测到的恰恰是一些基本计算机硬件技术，我们更多观测到的却是那些基本技术的复杂化和混合体，这些技术被有效地组合到控制系统中去。此外，采用开放控制的因素一方面是系统功能集成的需要，另一方面也是由于一些工业用 户对功能过度苛求所致。假如可以给予高度的重视，就可以获得更多的基本技术知识。PLC制造商专注于系统功能化，而工业用户则专注于系统应用。人们可以看到，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内。因而像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行解决，其他像运动控制等也可以共享到相同的控制结构体系中。可以相信，PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移，特别是基于工业PC的控制系统。后者除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外，还具有其他优点，如可以缩短系统投放到市场的周期，减少系统投资费用，提高从工厂底层到公司办公自动化的数据信息流动效率等。关于工业PC控制系统的实时响应问题已经得到很好的解决，也许其重要的东西仍然隐藏在技术背后，但缺少相应的跟踪记录。对于PLC来讲，坚固性是其重要特点之一，这已有相称多的跟踪记录来验证。工业用户仍然非常小心地对待PLC，他们正在对PLC作不同的技术测试工作。在运用一种新技术时，工业用户需要考虑的问题是要冒多大的风险，同时需要考虑对其商务活动可以带来多少机会和收益。但工业用户不完全相信开放式控制系统所带来的好处。随着技术的进一步发展，他们开始逐渐淡化这些思想观念。工业用户正在平衡采用新技术所存在的风险和给他们的商务活动所带来的收益，以便为此后的决策提供有效的保障。工业PC技术提供了许多功能，可以增强PLC的功能特性，涉及内藏视频和高速浮点数字协解决器。尽管Microsoft公司没有进一步提高该项功能特性的计划，但新的Windows CE 3.0完全可以更好地满足过程控制的需要。1.4.2 Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术当前，在所有过程控制领域，最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展。PLC也例外，现在，越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口部件。在最近的几年间，我们已经看到，发展比现有普通小快灵PLC更加强大的PLC是种趋势。Ethernet将会成为PLC的通信标准吗？也许最终结果是这样的，但现在还为时尚早。对于在PLC上提供Ethernet接口将可以解决所有通信问题，人们普遍存在着误解。Ethernet仅仅定义了OSI参考模型底部的几层协议标准，假如上层协议互相之间不能兼容，那么仍然不也许进行互相之间的通信解决。打个比方，这如同一个不懂英语的中国人与一个不懂汉语的美国人之间是不可以通过电话进行对话同样。因此，协议就是设备之间互相通信的语言。另一方面，前进的步伐已经迈出，我们只有迎着困难而上，为了将Ethernet技术应用到工厂底层的现场过程控制设备中去，ODVA协会为此建立了一套全球性标准技术规范，即Ethernet/IP标准，以便可以解决在实际工作中所碰到的困难。向Ethernet靠近的一个目的在于通过Internet可以连接到所希望的任何地方。事实上，在一些意想不到的地方，Web服务器正在显露出其应有的威力。几年前，有一些PLC系统已经内藏了Web服务器，这无疑又为PLC系统增长了更多的特点。其他类型的控制设备也正在准备进一步集成Web服务器。例如，Square D公司已有一个具有Ethernet连接接口的发动机控制中心，并正在准备开发一种内藏Web服务器连接接口的变速装置。内藏Web服务器所体一风的益处涉及开放网络、商业工具的影响、客户机/服务器关系。在过去，工业用户也许会有代表性地询问一些有关PLC方面的信息，但在现在，由于新技术的不断诞生和发展，工业用户很容易就可以得到有关这方面的信息。另一方面，随着芯片和解决器大规模的生产，PLC生产制造商可以生产并提供开放网络的产品，让工业用户花较少的费用就可以购买到功能非常完善的PLC产品。在为将PLC连接到Ethernet和Web上提供技术支持方面，Schneider公司已经成了先驱者之一。最近，该公司推出了一种运营于Premium PLC平台的新型快速Ethernet(100 Mb/s)模件。该模件为PLC可以连接到TCP/IP的Ethernet提供了全双工自适应10/100Mb/s的连接速度，现场过程控制器之间可以共享实时数据信息，自动扫描Momentum I/O模件和其他任何基于Modbus通信协议的现场控制设备，采用一个嵌入式Web服务器提供HTML通信服务，同时提供了SNMP用于标准网络通信管理。在一次展览会上，Schneider公司还向工业用户展示了他们有关透明工厂的观念。黑客的入侵还不是唯一的烦恼，假如网络系统瘫痪，我们一方面需要干什么呢？黑客入侵的解决方案是采用冗余。在过程控制器中采用冗余IP地址、冗余网络系统、冗余通信电缆，以及热备份等方式，当突发事件发生时可以很好地为过程控制系统提供服务。许多PLC供应商在其产品的开发过程中仍然继续不断地改善和提高通信性能，其开发方向重要面向于Ethernet技术和基于Web技术。Omron公司在其产品中提供了所有Ethernet连接能力，借助于TCP/IP数据传输协议，其产品完全适合于所有Ethernet技术规范。此外，该公司最近还发布了几个新的基于Profibus-DP的产品。在CS1控制器平台上，提供了主单元部件允许建立在Profibus-DP网络上所有过程控制器设备在亡命产台上的运营特性；同时还提供了一套新的Sycon-DP组态工具软件包，允许工业用户很容易就可以进行过程控制系统的组态和网络的委托管理；此外，一种新的多I/O终端可以作为Profibus-DP从部件，所组成的通信单元提供了一个接口用于连接一个或者更多的I/O模件单元，有Ethernet技术规范。此外，该公司最近还发布了几个新的基于Profibus-DP的产品。在CS1控制器平台上，提供了主单元部件允许建立在Profibus-DP网络上的所有过程控制器设备在该平台上的运营特性；同时还提供了一套新的Sycon-DP组态工具软件包，允许工业用户很容易就可以进行过程控制系统的组态和网络的委托管理；此外，一种新的多I/O终端可以作为Profibus-DP从部件，所组成的通信单元提供了一个接口用于连接一个或者更多的I/O模件单元，与该公司的C200H系列PLC还可以很好地结合在一起工作。1.4.3 过程控制应用尽管传统PLC被应用于离散过程控制领域，但现在，PLC已被广泛应用于连续过程控制领域，并且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。通信是PLC应用的关键技术，这种技术在PLC领域已经得到扩展。同系统同样，对PLC进行分散化解决已经成为也许，所以更容易进行管理，以便可以更好地集成在一起。面对传统工业过程控制市场合存在的巨大竞争压力，许多PLC供应商正在开始积极转移他们所服务的过程控制应用领域，并且必须放弃传统PLC应用已经占据的一些市场份额。通过较短时间的努力开发，Siemens公司便陆续推出了基于过程控制的PLC产品，1990年以前就推出了SIMATIC PCS产品，而在1997年便将产品提高到了PCS 7. 这种开发工作一直要连续到Siemens公司满意为止，但随着各种各样新技术的不断诞生和发展，所开发工作不会停止的。尽管离散和连续过程控制应用都使用了同样的硬件产品和网络系统，也许还需要额外增长一些特殊模件，但它们之间始终存在着一些不同的差异。只要将不同类型的应用软件装入到同样的系统之中，就可以完毕不同的过程控制应用。任何PLC供应商将会继续全神贯注于批量和混合型过程控制的研究开发。作为一个很好的例子，Schneider自动化公司正好给我们带来了其QPC（Quantum Process Control）产品，在过程控制领域可以使得一个控制系统真正实现完全目的化。QPC运用一套网络化分布式PLC系统来完毕过程控制应用。QPC完全基于Quantum PLC和Momentum I/O操作平台，可以从单个Quantum PLC逐步延伸到分布式系统中去，并且也可以所有与Ethernet、Internet和TCP/IP技术完全集成在一起。1.4.4 冗余特性在工业过程控制领域，每年对具有更高可靠性系统产品的需求都在逐年增长，其中绝大多数是受经济利益的驱动所产生的。工厂停机损失所带来的代价是极其昂贵的，并且所导致的生产成本也会随之增长。特别在欧洲，一系列规章制度的主体正在逐步得到完善和加强。现在公布的IEC 61508标准为过程控制系统的安全性能提供了设计依据，该标准重要针对可编程电子系统内的功能性安全设计而制定的。PLC在安全停机系统领域的应用已有了很长一段时间。也许Triconex和Pilz公司可认为我们提供许多这方面应用的见解，但其他PLC供应商也正在瞄准这一应用领域的前景，同时也使得一些PLC硬件供应商感到非常棘手。SoftPLC公司已经推出一种冗余系统的解决方案来满足这一应用需求，并且在实际工程中也得到了应用。其应用经验告诉我们，重要秘诀在于对硬件和独特I/O结构体系的仔细选择，并且他们也寻找到一些适合于该领域应用的总线系统以及其他不匹配的东西。1.4.5 运动控制PLC在运动控制领域的应用也已有很长一段时间了，并且还保持了很好的增长趋势。最近，A公司计划为其DL205 PLC推出具有四通道高速计数器的H2-CTRIO模件。该模件单元支持4个独立可组态的100kHz计数器/定期器通道，还具有4个隔离高速DC输出通道，并运营于独立的CPU扫描程序，使其具有了非常快速的响应能力。该模件也可以通过本地基于计数事件的解决器进行编程，而不需要从控制CPU中得到任何协助。程序设计通常采用DirectSoft32和Think & Do工控组态软件包来进行。结合机械和运动控制方面的内容，Giddings & Lewis公司提供了基于工业PC的MMC（机械与运动控制）软件产品PiCPro for Windows，该软件兼容于IEC 61131-3标准的梯形逻辑图和功能模块图表程序设计方式。该软件内藏于PCI总线模件中，当宿主工业PC停机以后，该模件单元可以继续运营操作。其特点涉及不超过32个轴向的模拟量控制或者SERCOS伺服系统控制，具有运动控制性能，内藏OPC服务器驱动程序、电子邮件和文献传输器，以及为DeviceNet或者Profibus提供的通信接口，此外还提供了标准Internet和Intranet访问工具。1.4.6 软件工具现在，软件工具继续成为PLC用户最感爱好的内容之一。对于PLC硬件，工业用户只需要关心其性能和价格方面的内容即可。当前，越来越多的PLC用户希望可以寻找到更多的软件工具和集成工具，以便可以进一步提高PLC硬件的性能。工业用户所有工作的目的在于实现系统集成，所以他们正在努力实现将运动软件包、PLC、操作员界面甚至Internet结合在一起。同时，工业用户还希望开放控制可以完毕逻辑控制，也可以运营Java脚本程序。然而，问题在于工业用户通常是通过购买PLC硬件产品的方式来免费获得软件工具的。假如工业用户打算支付软件费用，他们希望花同样的费用可以购买到与市场上质量相同的PC软件。软件供应商也正在努力开发，并希望可认为工业用户提供更多软件工具的选择机会。Rockwell自动化公司提供了基于RSLogix系列版本的袖珍型软件RS-PocketLogix，该软件运营在基于Windows CE操作系统平台的袖珍型计算机上，用于工厂底层SLC-500和MicroLogix可编程控制器的维护和故障解决，支持PLC-5和所预定的ControlLogix逻辑控制程序。现在，Rockwell自动化公司已经将软件升级到RSLogix 5000系列版本，该系列软件版本采用了ControlLogix结构体系和Logix 5550解决器。RSLogix系列版本软件其自身已经升级到4.0，此外，借助于对A.I.系列入口命令、改善的安全性能和有效性对比，以及一种新地址向导的支持，可以支持A-B公司的PLC产品和个别改善程序。Nematron公司也已经发布了5.40版本的工业自动化套装软件，该软件增长了在线逻辑控制变更、流程图表跟踪等功能，允许工业用户真实地跟踪逻辑控制途径，增强报表和编辑能力，涉及标记符交叉搜索和所有报表打印等。为流程图表开发所增强的编辑功能涉及全程搜索、标记符名称的替换、自适应流程图表模块，以及改善的剪切和粘贴性能，以便有能力将注释性内容嵌入到流程图表模块。新版本软件也增长了对OPC 2.0的支持能力，涉及标记符浏览和数据信息访问等。Siemens公司的SIMATIC STEP 7是一套全开放专业版软件，并已经成为该公司通用开发环境软件工具，直接用于组态、管理和维护工厂范围内的自动化控制系统。该软件使工业用户可以将一个自动化工程项目再细提成设计阶段、执行与测试、委托与启动、运营，以及维护等，然后，将所有工作集成在单个软件包内。单个自动化工程项目可以采用许多程序设计语言的任何组合来进行编程工作，从而在其中选择最适合于所给定应用程序的那一部分。同样的程序代码可以在基于工业PC的SIMATIC WinAC控制系统中得到运营，以满足软件和硬件对实时性的规定。不久以前，新合并成立的Entivity公司已经发布了Think & Do Live软件。该软件是一套基于e-控制方案的产品，并集成了控制、通信和信息技术，同时也是一套可以提高生产效率的现代化软件工具。该软件所内藏的机械和过程监控功能可以与可操作的信息显示结合起来，以便进一步提高生产效率。该软件还可以被应用作为综合控制、通信和监控系统的解决方案，或者应用于遗传算法控制系统。同样，A公司也推出了新版本的基于工业PC的过程控制软件包，现在，该软件包涉及了全套OPC 2.0兼容服务器，以及对RUNtime PC和WinPLC的完全性支持能力。Schneider公司推出其Modsoft系列产品的新一代软件ProWORX Nxt，该软件为Quanturn、Compact和Momentum PLC等流行硬件产品平台提供了基于Windows操作系统的图形化用户界面，也提供了与984系列产品兼容的梯形图逻辑编辑器，为编程面板和PLC之间提供了直接或者网络方式协同工作的连接选择。此外，它还支持Modbus、Modbus+和依靠Ethernet TCP/IP协议的局域网连接方式。其他特点涉及组态环境中的最新型图形化用户界面、改善型文档，以及支持所有梯形图和文档之间转换的实用程序。最近，Giddings & Lewis公司为工业用户提供了一套集成了IEC 61131-3标准逻辑和运动控制编程环境的软件产品，即PiCPro for Windows。该软件产品将所有特点集成在一个工程项目管理器之中，可以在线开发用户帮助信息，还可以通过Internet进行程序设计，同时支持SERCOS系列运动控制产品。自从所有编程方式被软件工具替代以来，PLC编程软件已经发生了主线性的变化，并且这些软件工具仍然保持着一定的增长趋势，并且不断有适合于各种应用的新特点诞生。1.4.7 硬件与软件通过短短几年的努力，我们不断看到有许多新的软逻辑控制软件产品被推出。许多独立软件供应商已经开始出售这种软件产品，传统PLC供应商在他们的产品目录中也已经开始逐渐增长基于工业PC的控制产品。此外，PLC开发费用中，软件开发费用所占的百分数正得到稳定的增长。例如，Rockwell公司将40的开发费用投入到硬件产品开发中，而将60左右的开发费用转移到了软件开发工作上。其着眼点在于全球市场对软件产品有强大的购买力，并规定软件产品可以更加完美地运营在工业标准平台上。PLC一般总是使用梯形图逻辑控制程序，现在，所有类型的其他产品正在努力获得并使用一些或者所有与IEC 61131-3标准兼容的程序设计语言，涉及梯形图逻辑图表、功能模块图表、顺序功能图表、结构化文本和指令表等程序设计语言。然而，硬件、操作系统和应用软件互相之间都是延缓此独立的实体，与传统的全集成PLC系统有很大的不同。随着硬件和操作系统的不断发展，操作系统所提供的标准商业化功能特性也许会进一步促使PLC变成一种更加不同的控制设备，这也就是PLC需要采IEC61131-3标准程序设计语言的因素所在。可以采用各种方式来解决PLC的编程问题。Rockwell公司对其所有产品均采用Logix系列软件来编程，涉及机器人控制器、软逻辑控制器。传统PLC系统所有采用RSLogix 5000软件进行编程工作。其他途径涉及微软技术，像DCOM、ActiveX以及Sun的Java等，在将来，也许会使用Microsoft.Net技术，其中大多数编程方式是通过Sun宏系统和ONE（开放网络环境）来发布的。基于Windows CE的应用软件和标准工具将允许工业用户可以通过多重硬件生命周期的方式来保护他们所购买的软件。这种趋势将进一步改变工业用户对传统PLC产品产品的购买决心，并且仍然要涉及到PLC硬件技术规范、外围设备和通信连接能力，这仿佛有些类似于购买一台工业PC。相对于工为一用户习惯性决定过程而言，他们需要认真评价一种过程控制器及其编程软件的灵活性。这也有助于平息人们评价哪种程序设计语言是最佳的争论。梯形图逻辑、流程图表、静态逻辑、功能模块、IEC 61131-3标准混合编程，连同Visual Basic和Visual C+等都可以很容易地把基于Windows CE的PLC作为一种对象来对待解决。不久以前，一些亲的软逻辑和基于工业PC控制的产品已经问世。来自于制造业数据系统（MDS）公司的WinMotion软件在单个套装软件中提供了软运动控制、软逻辑控制（兼容IEC 61131-3标准）和一套数据服务器，并不需要任何运动控制接口卡件，或者专用硬件产品。此外，它还能以实时方式提供连续涉及维护、生产和质量等数据信息。该软件可以运营在具有单个解决器并安装有VenturCom RTX软件部件的Windows NT操作系统平台上。该公司还公布了一套开放式API接口，可以让工业用户进步集成第三方软件技术。Rockwell公司也推出了SoftLogix 5800软件。该软件提供了一种新的软控制器，在一个相同的控制系统中，可以同时完毕顺序和运动控制功能。与该公司其他Logix产品同样，该软件仍然使用了Logix运营引擎，RSLogix 5000编程软件和NetLinx开放式网络。该软件也能运营在Windows NT/2023操作系统平台上。前不久，Entivity公司推出了5.1版本的可视化逻辑控制器软件。其显著特点是增长了一个对DeviceNet标记符组态器的安装选项，以及改善的OPC服务器。该软件对NVRAM有更好的支持能力。1.4.8 适合PLC应用的新模件前文已讨论了新的适合于PLC的插入式运动控制模件。对于其他类型的插入式部件及其附件，可以获得更好的选择，同样尚有一些较新的选择方案。Siemens公司已经推出了一种新的基于AS-I现场总线标准通信解决器模件CP243-2，该模件为低档变送器总线提供了直接地址连接方式，还可以与任何S7-200 CPU及其扩展版本工作在一起。1.4.9 驾御现场设备级控制随着通信技术的进一步发展，有也许运用通信系统将控制功能形成闭环过程控制，由于越来越多的控制计算机已经嵌入了I/O系统。例如，Rockwell自动化公司所推出的DeviceLogix充足应用了模件技术，可以被完全集成到工厂底层现场过程控制设备中去，为现场设备级提供了低价格过程控制应用。DeviceLogix还提供了简朴化独立过程控制应用特点和性能，诸如单个应用条件、事件侦测、报警管理和布尔逻辑运算等，减轻了具有较多控制任务的控制系统主控制器，甚至是最低档过程控制设备的承担。一方面推出的过程控制产品是A-B公司的1792/1792D系列、ArmorBlock MaXum I/O系列、1791D CompactBlock I/O系列、1799嵌入式I/O系列，以及800E DeviceNet局部操作站和DeviceNet辅助软起动器系列。1.4.10 替代嵌入式控制器据相关调查报告显示，现在对于低端PLC市场的争夺仍在继续进行，这也进一步促进了PLC的发展。随着微型和超微型PLC技术的发展和数量的增长，它们已经开始进入到新的应用领域。例如，微型PLC已经开始替嵌入式控制器的工作内容。像Omron公司已经察觉到这一技术发展的新动向，并逐渐计划将其产品应用于商业器具、饮料分发设备以及商业、工业等。这些行业之所以正在应用微型PLC，正是由于它具有卓越的灵活性、市场开发周期短、适应性强、竞争性的价格等一系列优点所至。对于PLC或者嵌入式控制器的选择重要依赖于它们的体积大小，特别是假如需要特殊功能时，嵌入式控制器的缺陷就逐渐显露出来了。尽管嵌入式控制器具有很低的价格，但其中仍然包含了质量控制、维修以及服务等方面的价格。1.4.11 PLC将会成为过程控制领域内的日用品仅仅从PLC系统价格正在逐渐减少的理由进行推理，特别在低端应用方面，PLC将会成为这一领域的日用品。由于PLC系统最小模件单元的价格也只但是100美元，甚至更低，即使这些模件出现故障，工业用户从心理上已经感觉不到是否还值得重新修理。许多工业用户直接采用了抛弃出现故障的模件，进而换上一块新模件的解决方式，由于重新修理这样的故障模件也许会花费同样甚至更多的费用。相反，我们不要被低价格所愚弄。一些小型甚至超小型PLC系统已经向工业用户提供了模拟量I/O、PID控制回路、通信接口，甚至与公司网络系统相连接的现场总线。具有14个通道的I/O和4个PID控制回路的PLC系统，其价格才99美元，这种产品非常适合小系统控制应用的需要。一些PLC供应商依托强大的应用市场继续发展小型PLC产品，甚至大量的工业用户已经将其看作是低端应用市场上的日用品。PLC供应商需要充足考虑的问题是他们不仅仅要供应硬件产品，还必须采用相应的措施为工业用户解决工程师可用的组态工具、故障诊断技术、网络通信能力以及除基本自动化硬件以外的附加软件包的合用性能。第2章 PLC在工程隧道中的应用2.1 工程隧道随着我国经济的快速发展，工程及工程隧道的建设项目与日俱增，隧道安全运营问题显得越来越突出，除隧道自身的土建施工质量外，隧道的监视与控制管理成为公路隧道安全正常运营的重要课题。从60年代开始，国外就相继开始研究先进的隧道控制系统，欧洲、美国、日本等西方发达国家先后开发了相应的隧道控制系统，随着计算机技术、图像解决技术、通讯技术、控制技术的发展，以太网技术和总线技术突破了原有的技术瓶颈，使隧道的监视与控制系统高速信息共享成为也许。2.2 PLC在工程隧道中的应用近年来出现的运用PLC网络技术来实现分布式采样已成为一种共识，即在被控点附近设立采样单元一套，就近完毕被控点的状态采样和控制输出，各采样单元间通过工业控制网络相连构成监控系统的下位机系统。该网络可根据用户需求构成冗余网络，在技术上充足满足了现场采样的需求。在监控系统的上位机，采用图形化的监控终端来完毕受控设备的集中控制、数据分析、统一调度和管理。在上位机与下位机之间的通讯，可选择工业控制网以构成本地监控系统，或选择电话通讯线路等以构成远程监控系统。而PLC在网络技术及系统控制领域中也具有相称的优势，就国外各大公司而言，Schneider、AB、GE公司等已把PLC联网动手术应用于许多大型的工程项目中，做最底层的控制、联锁、通讯。在工程隧道交通监控系统中，随着自动化监控系统功能规定的不断提高，规定综合自动化控制技术的不断改善和提高。由于隧道的长度和交通控制的复杂度增长，在发生交通事故后，隧道的交通控制应依据交通现场的情况而控制，中央控制室上位机对现场的情况有时不能及时了解，因此需要通过隧道内的下位机PLC控制单元直接对整个交通监控系统进行直接控制。而一般隧道监控系统中的PLC下位机系统只是一个执行机构，响应上位机系统的操作或只对PLC本单元的操作，不也许实现对整个隧道交通进行控制；并且在一般的隧道交通监控系统中PLC的自动化控制功能没有完全发挥出来，也没有将工业控制网络的高速传输性能充足发挥出来。这种隧道交通监控系统在很多情况下不能满足隧道内现场交通控制的规定。而采用PLC联网群控技术可解决这一问题。隧道交通监控系统PLC联网群控技术是指运用集成方法，将智能型计算机技术、高性能的网络通信技术、信息解决技术、综合自动化控制技术与交通控制有机结合，通过对隧道附近的交通状况、交通设备的监视、谐调、自动控制各种交通控制设备的一种隧道交通监控技术，在这种隧道交通监控系统中，各下位机PLC本地测控终端都配备有本地人机操作界面，以便通过本地测控终端对整个隧道交通进行监视并控制，